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從Neuralink開始 美國腦機介面研究迎來春天
將電腦晶片植入大腦原本只存在於科幻世界，但現在離現實越來越近了。
從本質上講，腦機介面 (Brain Computer Interface, BCI) 就是一款裝置，它可以連接大腦電訊號和數字裝置，將大腦訊號翻譯成裝置可以理解的訊號。
人類的溝通主要依賴視覺、動作、語言等方式，BCI可以將大腦的電活動與外部世界連接，增強人的活動能力。BCI為患者打開一條非肌肉通訊通道，獲取、處理、分析和翻譯大腦訊號，然後患者就能控制外部裝置和應用。
雖然BCI研究如火如荼，但研究人員仍然面臨著巨大挑戰。例如，即使使用可提供更高訊號質量的植入式BCI，保持長期穩定仍然是一個難題。隨著時間的推移，由於生物組織反應或機械故障等問題，裝置的性能會下降，從而導致可靠性受到影響。
還有，為了使用BCI裝置，患者需要經歷長時間培訓，整個過程耗時耗力，也會帶來精神上的折磨。Neuralink專門開發一個APP幫助病人練習，但即使如此，過程仍然繁瑣。
當我們閱讀BCI報導時總是忍不住興奮，期待過高，認為未來已來。美國密歇根大學直接腦介面實驗室主管Jane Huggins提醒說：“我想可能會有實用的BCI出現，但我並不認為它會完全符合各種鼓吹，應該改變一下預期。人們應該有符合現實的預期，理解到BCI畢竟是一項新技術。我們仍在理解它是如何運作的，為什麼能運行，為什麼不能，需要那些支援。”
在可預期的未來，BCI並不會迎來真正的大突破，但下一代人也許會看到飛躍。BCI還有很遠的路要走，今天只是在打基礎。讓我們帶著這樣的態度繼續閱讀今天的文章。
領導者Neuralink今年幹了啥
BCI之所以突然熱鬧起來，與馬斯克有著千絲萬縷的聯絡，實際上就是與Neuralink的走紅有莫大關係。
今年1月，Neuralink將N1 Implant植入病人Noland Arbaugh的大腦，植入物使用了1024個電極，有64根比頭髮絲還細的導線，它可以記錄神經活動。導線柔韌性極強、超薄，可以將植入傷害降到最低。
3月中旬，Noland通過Neuralink直播告訴世界他的近況，他能用植入物玩遊戲、上網、直播、使用應用程式，一切都是用意念控制游標實現的。
5月8日，Neuralink發佈消息，它們收回一些導線，導致有效電極數量減少。
到目前為止，Neuralink已經將植入物植入兩名美國病人的體內。按照Neuralink的說法，第二位病人狀況良好，他可以玩視訊遊戲，可以設計3D模型。
簡單來說：Neuralink的第一次人體實驗並沒有完全取得成功，它的研究也代表著美國BCI的最高水平，當然，第一次實驗不成功完全可以理解，我們不能過於苛求。
11月26日Neuralink發佈消息稱，它已經獲得許可，將會進行用植入物控制機械臂的實驗。也就是說，Neuralink想將植入物放入四肢癱瘓者體內，讓他用意念控制外部裝置。
不論是最新的四肢癱瘓者植入實驗還是之前的實驗，研究方向是一致的。
科幻式的創意不斷湧現
每隔一段時間，BCI領域就會冒出一些稀奇古怪的點子，是吹噓？是創新？沒有人知道。無論怎樣，他們的努力仍然值得認真對待。
例如，Neuralink聯合創始人Max Hodak與馬斯克分道揚鑣後，自己帶領團隊進行冒險。他發明的技術叫“生物混合探針技術”，試圖在體外培養神經元，嵌入電子裝置，然後植入大腦，形成新的生物連接。
以前的BCI採用的是電極方案，生物混合探針技術對大腦的損傷更小，可以獲得更豐富的神經活動資訊，如果成功，將是一大突破。
從神經元尺度看，即使是很小的電極，破壞性仍然很嚴重。為瞭解決這一問題，Max Hodak選擇了生物混合架構。
研究團隊試圖用人工手段培養神經元，然後植入大腦，讓電子元器件與人工神經元連接。
2021年Max Hodak離開Neuralink，建立新公司Science，後來又收購了一家名為Pixium Vision的創業公司。Max Hodak之所以離職創業，主要是因為他看到一段視訊，視訊中盲人可以通過植入物閱讀文字。
視訊中提到一款名為Prima的晶片，它的面積約為2平方毫米，可以通過手術放置在視網膜上。盲人戴上眼鏡，眼鏡上有攝影機，攝影機捕捉視覺資訊，然後通過紅外光將圖案投射到晶片上，晶片上有378個光點像素。晶片將光轉化為電刺激圖案，再將電脈衝輸入大腦，大腦會將訊號翻譯為圖像。
Max Hodak的研究方向雖然與Prima不同，與Neuralink也不同，但瞄準的都是BCI新技術。
到目前為止，Neuralink已經融資3.63億美元，Science Corp公司成立沒多久，已經從14位投資人手中融資4700萬美元。
從研究方向看，Science Corp關注的是基因編輯和光遺傳學，所謂光遺傳實際上就是讓光與神經元互動，“生物混合探針技術”正是基因編輯和光遺傳學的合體。
最近摩根士丹利在一份報告中指出，腦機介面（brain-computer interface，簡稱BCI）市場將會成為投資者的下一個投資機會，它的潛在市場規模高達4000億美元。
分析師Kallum Titchmarsh說：“在我們看來，BCI是科技界的下一個大機會，如此大的機會相當罕見。實際上BCI研究已經進行100年了，現在它離全面商用只有5年距離，我覺得大家是時候興奮起來了，搶先一步可以佔據先機。”
摩根士丹利列出一些值得關注的醫療科技股票，比如Inari Medical、Penumbra、Sight Sciences、Irhythm Technologies、Nevro、Inspire Medical Systems、Embecta。
報告稱：“按我們的資料，2035年之前BCI植入式手術創造的營收將達15億美元，2036年年營收將達5億多美元，2041年年收入達到10億美元，達成上述目標是完全可能的。”
分析師說，一些神經科技企業正在競爭，它們都想成為BCI市場的蘋果。
Kallum Titchmarsh認為，在BCI技術商用的前20年，它的滲透率不會太高，2045年之前滲透率不會超過3%。儘管如此，它所創造的市場仍然是巨大的，不需要太高的滲透率就能創造大量營收。
摩根士丹利將BCI市場分為兩塊，一塊是賦能BCI，一塊是預防BCI。賦能BCI可以讓失能者移動、說話，這些人可能因為神經系統疾病或創傷導致能力喪失。預防BCI可以幫助使用者預防一些疾病，比如癲癇、抑鬱症。
最開始商用時醫生可能會用BCI治療運動神經元病、肌萎縮側索硬化症、脊髓損傷、中風、多發性硬化症、腦癱、截肢、癲癇、抑鬱症。
這是一個巨大的市場，也是一個充滿競爭的市場。
馬斯克幾個月前在X發消息稱：“未來沒有什麼手機，只有Neuralink。”2016年馬斯克建立Neuralink，它的估值據說已經達到80億美元。
除了馬斯克，還有一些富豪也在投資BCI企業。
例如Synchron，它想將晶片通過血管植入人體，不需要在顱骨上鑽孔，該公司已經完成3輪融資，投資者包括微軟聯合創始人蓋茲、亞馬遜創始人Jeff Bezos。據報導，Synchron的估值已經達到4億美元。
還有Blackrock Neurotech，它是知名VC Peter Thiel建立的，已經融資至少1億美元，估值達到3.5億美元。德國億萬富豪Christian Angermayer也加入了Blackrock Neurotech的董事會。
摩根士丹利重點關注四家企業，它們分別是Neuralink、Synchron、Precision Neuroscience、和Paradromics。
Kallum Titchmarsh說：“我認為成為第一名是相當重要的。在某個醫療領域，同時有4-5家企業競爭是很少見的，一般最多隻有三家。”
照他的估計，當BCI技術商用後，短短幾年內主要競爭者數量會縮減到3家，其它企業會被上市公司收購。
Kallum Titchmarsh稱：“在美國已經有三家很大的企業擁有神經調節業務，它們是Medtronic、Abbott、Boston Scientific。看起來BCI市場相當獨特，上面所說的大企業目前只是將BCI當成遊戲，不想迷失在複雜的研發中。10年內這些大企業中的某一家如果擁有BCI業務，我一點也不會感到驚訝。”
上個月，Precision Neuroscience融資9300萬美元，估值達到5億美元。
Precision Neuroscience聯合創始人Michael Mager說：“我們認為BCI是一種重要的生命科學創新，今天主要應用於麻痺領域，明天會應用於更多不同的場景。”
Precision開發了所謂的“Layer 7 Cortical Interface”技術，已經有20多位病人正在進行臨床實驗，它的技術採用微創方式，不會傷害大腦。
實際上，Precision Neuroscience技術已經超越了醫學範圍，它涉及到新奇的製造技術、AI技術和機器學習技術。
目前Precision Neuroscience正在等待FDA的批准，一旦獲准，它可以將晶片植入病人大腦最多30天，但植入手術價格高昂，一個BCI可能要幾十萬美元。
我們簡單介紹一下幾家明星公司：
——Synchron
美國醫生兼神經科學家湯姆·奧克斯建立的新企業，目標是讓患者（比如漸凍症病人）與世界重新連接，他開發了名為Stentrode的裝置，面向漸凍症、中風及脊髓損傷等嚴重癱瘓患者。
Stentrode可以植入大腦血管，膨脹並固定在上矢狀竇的壁上（靠近大腦運動皮層的血管）。當Stentrode檢測到訊號，訊號通過導線沿著靜脈回傳到患者胸部的接收器。
Synchron成立已經12年，累計融資約1.45億美元。
——Precision Neuroscience
Precision Neuroscience的主要產品是名為Layer 7的超薄電極陣列，它不需要穿刺大腦，收集的資訊更豐富。單個Layer 7比拇指指甲略大，厚度相當於人類髮絲的五分之一，上面有1024個微電極，每個電極和神經元差不多大。
手術時，醫生只需要在顱骨開一個1毫米的節口，然後讓Layer 7薄膜滑入大腦表層。
——Paradromics
Paradromics成立於2015年，它的目標是幫助失明、失聰、癱瘓患者更好生活。公司已經開發出Connexus BCI系統，它是一種侵入式BCI裝置，可以直接連接大腦皮層，高速傳輸神經訊號資料。
按照設計，Paradromics會在病人腦組織植入微小電極陣列，測量解讀腦訊號，通過植入在胸部皮下的無線收發器將訊號傳輸到外部裝置。
今天我們談到的全是美國企業，中國也是BCI研究的領先者，讀者有興趣可以觀察觀察。 (頭部科技)